CN216981119U - 一种激光器散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器散热装置，其包括泵浦源散热机构、光纤散热机构、风扇和散热管组件，泵浦源散热机构包括第一散热基板和设置于第一散热基板一侧的第一散热翅片，泵浦源设置于第一散热基板的另一侧；光纤散热机构与泵浦源散热机构连接，光纤散热机构包括第二散热基板和设置于第二散热基板一侧的第二散热翅片，光纤设置于第二散热基板的另一侧；第一散热翅片和第二散热翅片相对设置；第一散热翅片和第二散热翅片的至少一侧设置有风扇；散热管组件设置于第一散热基板的另一侧和泵浦源之间，以及第二散热基板的另一侧和光纤之间，散热管组件内用于流通有冷却液。光器散热装置可以使得中高功率的激光器系统便携，以及满足冷却需求。

Description

一种激光器散热装置

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光器散热装置。

背景技术

现有技术中，光纤激光器常用的散热方式有纯水冷或者纯风冷，这样会导致以下问题：

1.纯水冷激光器，不论激光器出光功率百分比大小，都需要配备专用的水冷机才能进行冷却，而水冷机体积大、重，影响激光器系统的便携性。

2.纯风冷的激光器，无需配备水冷机，更利于激光器系统的搬运，但因为风冷散热能力差于水冷，风冷激光器均为低发热量的低功率激光器。

对于激光器的纯风冷和纯水冷设计无法很好的同时解决输出激光功率500W～2000W的中高功率激光器系统不便携和冷却的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种激光器散热装置，以使得中高功率的激光器系统便携，以及满足冷却需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种激光器散热装置，包括：

泵浦源散热机构，所述泵浦源散热机构包括第一散热基板和设置于所述第一散热基板一侧的第一散热翅片，泵浦源设置于所述第一散热基板的另一侧；

光纤散热机构，与所述泵浦源散热机构连接，所述光纤散热机构包括第二散热基板和设置于所述第二散热基板一侧的第二散热翅片，光纤设置于所述第二散热基板的另一侧；所述第一散热翅片和所述第二散热翅片相对设置；

风扇，所述第一散热翅片和所述第二散热翅片的至少一侧设置有所述风扇；

散热管组件，设置于所述第一散热基板的另一侧和所述泵浦源之间，以及所述第二散热基板的另一侧和所述光纤之间，所述散热管组件内用于流通有冷却液。

可选的，所述散热管组件包括第一散热管和第二散热管，所述第一散热管和所述第二散热管串联连接或并联连接；

所述第一散热管设置于所述第一散热基板的另一侧和所述泵浦源之间，所述第二散热管设置于所述第二散热基板的另一侧和所述光纤之间。

可选的，所述第一散热基板上开设有第一凹槽，所述第一散热管设置于所述第一凹槽内。

可选的，所述第一散热基板的另一侧涂覆有导热界面层，所述泵浦源与所述导热界面层和所述第一散热管均贴合。

可选的，所述泵浦源的数量为多个，每个所述泵浦源均与所述第一散热管贴合。

可选的，所述第二散热基板上开设有第二凹槽，所述第二散热管设置于所述第二凹槽内。

可选的，所述第二散热基板上开设有第一环形槽，所述光纤设置于所述第一环形槽内，所述第二凹槽为具有开口的第二环形槽，所述第二环形槽开设于所述第一环形槽的槽底。

可选的，所述第一散热基板上还开设有第三凹槽，所述第三凹槽内设置有热管，所述泵浦源与所述热管贴合。

可选的，所述激光器散热装置还包括壳体；所述第一散热基板与所述壳体的壁形成第一腔体，所述泵浦源容置于所述第一腔体；所述第二散热基板与所述壳体的壁形成第二腔体，所述光纤容置于所述第二腔体。

可选的，所述壳体包括依次设置并围成长方体结构的第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧壁，所述第一散热基板和所述第二散热基本通过第一侧板和第二侧板连接；所述第三侧板开设有通孔，所述风扇固定于所述第三侧板，并与所述通孔相对。

由上可见，本实用新型提供的激光器散热装置的散热途径有两种，第一种为风冷散热，即泵浦源产生的热量传递至第一散热基板上，第一散热基板将热量传递给第一散热翅片，光纤产生的热量传递至第二散热基板上，第二散热基板将热量传递给第二散热翅片，由于第一散热翅片和第二散热翅片相对设置，因此，风扇可以驱动空气同时流过第一散热翅片和第二散热翅片，将第一散热翅片和第二散热翅片的热量带走。第二种为水冷，冷却液流入散热管组件中，由于散热管组件设置于第一散热基板的另一侧和泵浦源之间，以及第二散热基板的另一侧和光纤之间，因此，冷却液可以将第一散热基板、泵浦源、第二散热基板以及光纤的热量带走，从而为泵浦源和光纤散热。泵浦源和光纤分别进行散热，散热快，散热效果好。

当激光器系统出光功率较低或者出光时间较短时，激光器散热装置可采取风冷散热；当激光器散热装置出光功率较高或者需要长时间不间断出光时，激光器散热装置可采取风冷和水冷同时散热，风扇上电，驱动空气流过散热翅片，带走一部分热量，同时冷却水在散热管组件中流动，带走另一部分热量。

由于风冷散热可带走激光器系统部分热量，所以降低了激光器系统对水冷机等制冷设备制冷量的要求，制冷设备积较小，重量较轻，激光器系统搬运也较为方便，因此本实用新型提供的激光器散热装置可大大提升中高功率激光器系统的便携性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的激光器散热装置的部分结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的泵浦源散热机构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的激光器散热装置的另一视角的部分结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的光纤散热机构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的激光器散热装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第一散热管的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的第二散热管的结构示意图。

图中：

1、泵浦源散热机构；11、第一散热基板；111、第一凹槽；112、第三凹槽；12、第一散热翅片；13、热管；

2、光纤散热机构；21、第二散热基板；211、第一环形槽；212、凸台；22、第二散热翅片；

3、风扇；

4、散热管组件；41、第一散热管；42、第二散热管；

5、壳体；51、第三侧板；52、盖板；

10、泵浦源。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

本实用新型中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供了一种激光器散热装置，用于激光器系统中，以使得中高功率的激光器系统便携，以及满足冷却需求。

如图1-图5所示，本实施例提供的激光器散热装置包括泵浦源散热机构1、光纤散热机构2、风扇3和散热管组件4。泵浦源散热机构1 用于为泵浦源10散热，光纤散热机构2用于为光纤散热，光纤具体可以为增益光纤，风扇3用于为泵浦源散热机构1和光纤散热机构2散热，散热管组件4用于通过冷却液为泵浦源10和光纤散热。

具体而言，如图1和图2所示，泵浦源散热机构1包括第一散热基板11和设置于第一散热基板11一侧的第一散热翅片12，泵浦源10设置于第一散热基板11的另一侧。

如图3和图4所示，光纤散热机构2与泵浦源散热机构1连接，光纤散热机构2包括第二散热基板21和设置于第二散热基板21一侧的第二散热翅片22，光纤设置于第二散热基板21的另一侧；第一散热翅片12 和第二散热翅片22相对设置。第一散热翅片12和第二散热翅片22可以均包括多个金属板，多个金属板可以平行焊接于第一散热基板11或第二散热基板21上。也可以采取热挤压方式或者CNC机加方式或者铲齿方式，使第一散热翅片12与第一散热基板11一体成型，第二散热翅片 22与第二散热基板21一体成型。

如图1和图3所示，散热管组件4设置于第一散热基板11的另一侧和泵浦源10之间，以及第二散热基板21的另一侧和光纤之间，散热管组件4内用于流通有冷却液。

如图5所示，第一散热翅片12和第二散热翅片22的至少一侧设置有风扇3，从而将散热翅片的热量带走。

本实用新型提供的激光器散热装置的散热途径有两种，第一种为风冷散热，即泵浦源10产生的热量传递至第一散热基板11上，第一散热基板11将热量传递给第一散热翅片12，光纤产生的热量传递至第二散热基板21上，第二散热基板21将热量传递给第二散热翅片22，由于第一散热翅片12和第二散热翅片22相对设置，因此，风扇3可以驱动空气同时流过第一散热翅片12和第二散热翅片22，将第一散热翅片12 和第二散热翅片22的热量带走。第二种为水冷，冷却液流入散热管组件4中，由于散热管组件4设置于第一散热基板11的另一侧和泵浦源10 之间，以及第二散热基板21的另一侧和光纤之间，因此，冷却液可以将第一散热基板11、泵浦源10、第二散热基板21以及光纤的热量带走，从而为泵浦源10和光纤散热。泵浦源10和光纤分别进行散热，散热快，散热效果好。

当激光器系统出光功率较低或者出光时间较短时，激光器散热装置可采取风冷散热；当激光器散热装置出光功率较高或者需要长时间不间断出光时，激光器散热装置可采取风冷和水冷同时散热，风扇3 上电，驱动空气流过散热翅片，带走一部分热量，同时冷却水在散热管组件4中流动，带走另一部分热量。

可以理解的是，散热管组件4可以连接水冷机，水冷机可以驱动冷却液在散热管组件4中流动，冷却液可以为水，或其他物质。由于风冷散热可带走激光器系统部分热量，所以降低了激光器系统对水冷机等制冷设备制冷量的要求，制冷设备积较小，重量较轻，激光器系统搬运也较为方便，因此本实用新型提供的激光器散热装置可大大提升中高功率激光器系统的便携性。

如图6和图7所示，散热管组件4包括第一散热管41和第二散热管 42。如图1所示，第一散热管41设置于第一散热基板11的另一侧和泵浦源10之间。如图3所示，第二散热管42设置于第二散热基板21的另一侧和光纤之间。第一散热管41和第二散热管42串联连接或并联连接，从而通过一个制冷机便可以同时为第一散热管41和第二散热管42 供冷却液，进而为泵浦源10和光纤散热。

如图1和图2所示，第一散热基板11上开设有第一凹槽111，第一散热管41设置于第一凹槽111内。一方面，增大了第一散热管41与第一散热基板11和泵浦源10接触的面积，提高换热效率；另一方面，第一散热管41嵌入到第一散热基板11内，提高了激光器散热装置结构的紧凑性。

第一散热基板11的另一侧涂覆有导热界面层，泵浦源10与导热界面层和第一散热管41均贴合，从而保证泵浦源10的散热效率。导热界面层的材料可以为导热硅脂、导热相变材料等。

如图1所示，泵浦源10的数量为多个，每个泵浦源10均与第一散热管41贴合，即第一散热管41穿过每个泵浦源10，从而保证每个泵浦源10的散热效果。

如图1和图2所示，优选地，第一散热基板11上还开设有第三凹槽 112，第三凹槽112内设置有热管13，泵浦源10与热管13贴合。热管13 用于快速带走泵浦源10热量，使泵浦源10热量在第一散热基板11上分布更加均匀。

优选地，第三凹槽112的数量可以为多个，每个第三凹槽112内均设置热管13。热管13的具体结构为现有技术，因此，在此不再赘述，热管13可以有效提高泵浦源10的散热效率。

热管13设置在第三凹槽112中，一方面，增大了热管13与第一散热基板11和泵浦源10接触的面积，提高换热效率；另一方面，热管13 嵌入到第一散热基板11内，提高了激光器散热装置结构的紧凑性。

如图1、图2和图6所示，第一散热管41大致呈蛇形结构，第一散热管41两次或多次穿过一个泵浦源10，即在冷却液的一次循环过程中，冷却液两次或多次为泵浦源10降温，从而保证冷却液的使用效率以及对泵浦源10的冷区效果。

如图3和图7所示，第二散热基板21上开设有第二凹槽，第二散热管42设置于第二凹槽内。一方面，增大了第二散热管42与第二散热基板21和光纤接触的面积，提高换热效率；另一方面，第二散热管42 嵌入到第二散热基板21内，提高了激光器散热装置结构的紧凑性。

如图3所示，第二散热基板21上开设有第一环形槽211，光纤设置于第一环形槽211内，即第一环形槽211的内圈形成一凸台212，光纤的一侧与第一环形槽211的底壁和第二散热管42管壁接触，光纤上涂覆可固化导热凝胶，从而提高光纤的散热效率。

第二凹槽为具有开口的第二环形槽，第二环形槽开设于第一环形槽211的槽底，以提高激光器散热装置结构的紧凑性。第二散热管42 的两端均从开口引出至第二散热基板21，以与水冷机连接。

如图6和图7所示，第一散热管41和第二散热管42均包括管本体、连接于管本体两端的接头以及与接头连接的弯管，可以通过管路和弯管将第一散热管41和第二散热管42串联，或通过三通管和弯管将第一散热管41和第二散热管42并联。

如图5所示，激光器散热装置还包括壳体5，第一散热基板11与壳体5的壁形成第一腔体，泵浦源10容置于第一腔体，以对泵浦源10进行保护；第二散热基板21与壳体5的壁形成第二腔体，光纤容置于第二腔体，以对光纤进行保护。

壳体5包括依次设置并围成长方体结构的第一侧板、第二侧板、第三侧板51和第四侧壁，第一散热基板11和第二散热基本通过第一侧板和第二侧板连接，以保证激光器散热装置结构的稳定性。第三侧板 51开设有通孔，风扇3固定于第三侧板51，并与通孔相对，优选地，本实施例中设置有多个风扇3，以进一步提高散热效率。

在第一侧板、第二侧板、第三侧板51和第四侧壁的两端均连接盖板52，从而形成上述的第一腔体和第二腔体。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种激光器散热装置，其特征在于，包括：

泵浦源散热机构(1)，所述泵浦源散热机构(1)包括第一散热基板(11)和设置于所述第一散热基板(11)一侧的第一散热翅片(12)，泵浦源(10)设置于所述第一散热基板(11)的另一侧；

光纤散热机构(2)，与所述泵浦源散热机构(1)连接，所述光纤散热机构(2)包括第二散热基板(21)和设置于所述第二散热基板(21)一侧的第二散热翅片(22)，光纤设置于所述第二散热基板(21)的另一侧；所述第一散热翅片(12)和所述第二散热翅片(22)相对设置；

风扇(3)，所述第一散热翅片(12)和所述第二散热翅片(22)的至少一侧设置有所述风扇(3)；

散热管组件(4)，设置于所述第一散热基板(11)的另一侧和所述泵浦源(10)之间，以及所述第二散热基板(21)的另一侧和所述光纤之间，所述散热管组件(4)内用于流通有冷却液。

2.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述散热管组件(4)包括第一散热管(41)和第二散热管(42)，所述第一散热管(41)和所述第二散热管(42)串联连接或并联连接；

所述第一散热管(41)设置于所述第一散热基板(11)的另一侧和所述泵浦源(10)之间，所述第二散热管(42)设置于所述第二散热基板(21)的另一侧和所述光纤之间。

3.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一散热基板(11)上开设有第一凹槽(111)，所述第一散热管(41)设置于所述第一凹槽(111)内。

4.根据权利要求3所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一散热基板(11)的另一侧涂覆有导热界面层，所述泵浦源(10)与所述导热界面层和所述第一散热管(41)均贴合。

5.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述泵浦源(10)的数量为多个，每个所述泵浦源(10)均与所述第一散热管(41)贴合。

6.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第二散热基板(21)上开设有第二凹槽，所述第二散热管(42)设置于所述第二凹槽内。

7.根据权利要求6所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第二散热基板(21)上开设有第一环形槽(211)，所述光纤设置于所述第一环形槽(211)内，所述第二凹槽为具有开口的第二环形槽，所述第二环形槽开设于所述第一环形槽(211)的槽底。

8.根据权利要求7所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一散热基板(11)上还开设有第三凹槽(112)，所述第三凹槽(112)内设置有热管(13)，所述泵浦源(10)与所述热管(13)贴合。

9.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述激光器散热装置还包括壳体(5)；所述第一散热基板(11)与所述壳体(5)的壁形成第一腔体，所述泵浦源(10)容置于所述第一腔体；所述第二散热基板(21)与所述壳体(5)的壁形成第二腔体，所述光纤容置于所述第二腔体。

10.根据权利要求9所述的激光器散热装置，其特征在于，所述壳体(5)包括依次设置并围成长方体结构的第一侧板、第二侧板、第三侧板(51)和第四侧壁，所述第一散热基板(11)和所述第二散热基本通过第一侧板和第二侧板连接；所述第三侧板(51)开设有通孔，所述风扇(3)固定于所述第三侧板(51)，并与所述通孔相对。

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